[发明专利]车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法

说明书

本发明提供车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法，其数据包时延计算方法中考虑了连续退避冻结情况，依据本发明的技术方案，可以计算出更准确、与实际更接近的数据传输时延。本发明的技术放啊中，先将马尔可夫退避过程转化为Z域中的线性系统，对紧急信息与常规信息进行优先级分类，对两中队列利用退避时间的概率母函数、传输时间的概率母函数进行MAC层服务过程建模，然后采用梅森公式建立连续退避冻结Z域模型，计算退避计数器减一所需平均时间，最后基于迭代方法计算出性能参数：数据包的时延。

技术领域

本发明涉及车用无线通信技术领域，具体为车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法。

背景技术

车载通讯中，为了成功及时地传输与安全相关的信息，车辆之间使用IEEE802.11p标准相互通信。在IEEE 802.11p中，增强型分布式协调功能(EDCF)媒体访问控制(MAC)将与安全相关的消息定义为事件驱动(紧急)消息，将其他消息定义为包含车辆状态信息的定期(例行)消息，例如速度和位置。在IEEE 802.11p采用的增强型分布式信道访问(EDCA)机制中，定义了访问类别(AC)，紧急消息具有最高的传输优先级(AC0)，而常规消息也具有较高的传输优先级(AC1)。由于这两个消息都具有较高的传输优先级，因此应保证对数据包延迟的严格要求。

数据包在MAC层的传输过程包含排队与服务两部分过程。在服务过程中，为了避免两个及以上车辆或者AC同时占用信道导致数据包传输发生碰撞，IEEE 802.11p协议规定车辆进入服务过程后需进行退避过程。每个AC都会赋予一个退避计数器，该退避计数器初始会随机在规定的竞争窗口大小内随机取值，当该AC监测到信道空闲时，计数器就会减一；当计数器减至零时，该AC才能发送数据包；当车辆监测到有其他车辆正在占用信道传输数据或者同一车辆高优先级队列正在占用信道传输数据，该退避计数器就会停止减一，保持当前数字，直至信道空闲，该状态被称为退避冻结。

现有技术中，针对数据包时延的研究内容中，并未考虑802.11p服务过程可能发生连续退避冻结的情况，这就导致通过现有方法计算出来的数据包时延与实际所需的数据包时延相比数值偏低，也即是说依据此种时延计算方法得出的数据包传输所需时间小于实际的数据包传输所需时间，进而导致车载通讯中数据传输出错概率变大。

发明内容

为了解决现有技术中针对数据包时延计算的研究没有考虑退避冻结的情况，导致计算结果不准确的问题，本发明提供车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法，其数据包时延计算方法中考虑了连续退避冻结情况，依据本发明的技术方案，可以计算出更准确、与实际更接近的数据传输时延。

本发明的技术方案是这样的：车载通讯中针对连续退避冻结的时延性能分析方法，其包括以下步骤：

S1：建立紧急信息与常规信息的传输队列模型，其中紧急信息对应802.11p中最高优先级队列AC0，常规信息对应次优先级队列AC1；

其特征在于：

S2：建立数据包进入MAC层AC0与AC1到完成传输过程的Z域模型，该过程包括排队过程与服务过程两部分；其中MAC层服务时间可表示为：

式中：μ_i表示ACi的服务率，ρ_i表示ACi的利用率，λ_i表示ACi的包到达率，i为0或1；

S3：用代表ACi的服务时间的概率母函数，则有：

其中：B_i,j(z)代表ACi在j阶的退避时间的概率母函数，代表AC1的内部碰撞概率，M_l代表最大重传次数，T_tr(z)代表传输时间的概率母函数；